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不定形耐火材料新技術在高爐中的應用
本文介紹了幾種煉鐵系統相關的耐火材料新技術，包括：①采用金屬陶瓷材料制作的一種預掛渣皮的新型冷卻壁鑲磚，其強度可達150MPa以上，代替傳統鑲磚，能夠避免從燕尾部分斷裂，延長使用壽命。導熱率較高，利于形成穩定渣皮層。②替代傳統半干法噴注技術的高爐內襯濕法噴注造襯技術的優點是噴注內襯強度高、反彈低、壽命長。③鐵口修補用納米SiO2結合澆注料能夠解決鐵口熱態修復問題，該材料可實現快速烘烤、不爆裂、施工工期短、使用壽命長、一次修復可使用半年以上。④爐缸整體泵送澆注維修技術能夠對風口組合磚及爐缸陶瓷杯及陶瓷墊進行快速修復，工期一般不超過一周，整體澆注陶瓷杯可安全使用2年以上。
高爐內CO導致耐火材料內部C沉積，會對材料造成破壞，主要表現為崩裂及材料強度顯著降低，崩裂試樣如圖1所示。C沉積反應式如（1）式。
2CO=CO2↑ C
（1）
尤其在有Fe存在的條件下，Fe對上述反應能夠起到催化作用，使得該反應速率進一步提高。耐火原料中不可避免會含有極少量Fe2O3，它們會和CO反應生成Fe。這些Fe恰好充當了碳沉積反應所需的催化劑。
在高爐正常使用條件下，這些反應的發生不可避免。為了獲得抗碳沉積性能優異的高爐噴涂造襯，對使用的每種材料做了抗碳沉積性能的檢測，部分結果如圖2所示。選擇抗碳沉積性能優異的材料作為噴注料主要原料。新型的噴注設備能力達到平均每小時8噸，峰值可達12噸。工程記錄顯示，噴注過程無流淌、無粉塵，實測反彈普遍低于5%，遠低于干法噴涂15%-30%的反彈率。噴注內襯表面平整、材料密實。
高爐噴涂造襯技術已經被市場普遍接受,該技術已經成為高爐內襯維修維護的主要方案。
經噴注造襯后的高爐煤氣利用率、燃料比、冷卻水溫差、利用系數及富氧率等運行指標均得到了較大幅度改善。
3 鐵口維修用納米SiO2結合澆注料
3.1 材料特性及其應用
很多高爐的鐵口經過幾年使用后都會出現鐵口直徑變大和鐵口深度變淺的問題。傳統的維護方式是用泥炮壓入超量的炮泥。這既增加了炮泥消耗量，又不能從根本上解決問題。有人嘗試使用磷酸鹽澆注料來恢復鐵口直徑，但結果并不理想。高鋁水泥結合剛玉澆注料也被用于鐵口修復，但使用效果依然不能令人滿意。
納米SiO2結合澆注料是專門開發用于鐵口維修的。采用剛玉和碳化硅為主要原料，SiO2溶膠為結合劑。該澆注料為熱硬性材料，可快速烘烤而無爆炸危險。即使在高溫環境施工澆注并迅速干燥后，該材料也能保持高強度和可靠的抗侵蝕性能。
納米SiO2結合澆注料已用于多座高爐的鐵口直徑與深度修復。某高爐休風實施鐵口維修時，先清理鐵口內的渣鐵，然后用現場攪拌的納米SiO2結合澆注料進行澆注。用一根鋼管作為出鐵口模具。維修使用了1噸多澆注料。由于鐵口周邊溫度很高，材料硬化速度很快。沒有刻意烘烤，鐵口在澆注結束一小時后投入使用。使用9個多月后，更換鐵口泥套護板時發現，鐵口內修補的材料依然保持良好強度，沒有粉化開裂現象，僅在鐵口上方及局部有少量蝕損，略有點狀煤氣火出現。用炮泥簡單修補后繼續使用。較之前使用的普通鐵口維修材料壽命延長了8-9個月。
4 爐缸整體澆注維修技術
為了延長高爐壽命，采用了許多新技術、新工藝和新材料，取得了顯著的效果，使高爐壽命不斷提高。但近年來，高爐相繼發生了大型高爐爐缸側壁燒穿的事故，而且國內有許多高爐存在開爐不久就出現爐缸側壁溫度大幅度上升的現象，嚴重威脅著高爐安全生產和一代爐役壽命。
高爐爐缸整體澆注修復技術是一項快速重造陶瓷杯的新技術。其特征在于緊貼爐缸炭磚直接進行支模泵送澆注，澆注體與炭磚緊密貼合，爐缸結構更加緊密；不存在傳統砌筑陶瓷杯與炭磚間的填充層，所以避免了因填充層而造成“間隙熱阻”及其他隱患的問題；使爐缸整體傳熱效率得以有效保證和提高，1150℃鐵水凝固等溫線向爐內自然偏移，爐缸內形成自生渣鐵保護層；爐缸長壽得以實現。
該技術是一套完整系統的解決方案，其中包括材料 裝備 施工工藝。
材料 溶膠結合剛玉碳化硅質泵送澆注料。該材料是專門針對高爐爐缸工藝環境特點設計；以優質剛玉與碳化硅為主要原料，以納米溶膠為結合劑；材料不僅具有優良的抗渣鐵侵蝕、抗沖刷及快干防爆等應用性能，而且具有優異自流泵送的施工性能。
裝備 采用專用的連續攪拌機與泵送機集成系統，現場一用一備，可實現攪拌泵送連續作業，作業效率約15t/h。
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